الشبكة اليمنية للعلوم والبيئة (يمن ساينس) موقع يهتم بأخبار العلوم والتكنولوجيا والصحة والبيئة والسكان
مقالات مشابهة
أحرز فريق بحثي من جامعتي داليان للتكنولوجيا وجياوتونغ الصينية ومعاهد الأكاديمية الصينية للعلوم خطوة مهمة نحو تسويق الخلايا الشمسية البيروفسكايتية، عبر ابتكار طريقة جزيئية جديدة تعالج أحد أضعف نقاط هذه التقنية: الواجهة المخبأة بين طبقة البيروفسكايت وطبقة نقل الإلكترونات.
الدراسة المنشورة في مجلة Nano-Micro Letters تكشف عن استخدام مركب بسيط يدعى حمض السكوارك (Squaric Acid, SA) يعمل كـ”جسر جزيئي” ثنائي الارتباط. هذا الجسر لا يكتفي بملء العيوب في البنية، بل يقلل أيضاً من الإجهاد الميكانيكي ويحسّن من كفاءة نقل الشحنات الكهربائية.
كفاءة قياسية في الخلايا الصلبة والمرنة
بفضل هذه الاستراتيجية، سجلت الخلايا الشمسية البيروفسكايتية المحسّنة معدلات تحويل للطاقة وصلت إلى:
• 25.5% في الخلايا الصلبة،
• 24.92% في الخلايا المرنة،
وهي أرقام تقارب أعلى الكفاءات العالمية في هذا المجال. الأهم أن هذه الأجهزة أظهرت ثباتاً عالياً أمام ظروف قاسية مثل الرطوبة والحرارة والإشعاع الضوئي، بل وحتى بعد أكثر من 10 آلاف دورة ثني في حالة الخلايا المرنة.
كيف يعمل “الجسر الجزيئي”؟
• ارتباط مزدوج: حمض السكوارك يحتوي على مجموعتين حمضيتين ترتبطان في الوقت نفسه مع طبقة أكسيد القصدير (SnO₂) ومع أيونات الرصاص في البيروفسكايت، ما يمنع فقدان الكفاءة.
• إدارة الإجهاد: الجزيء قادر على امتصاص التمدد والانكماش الحراري، محولاً الإجهاد السلبي إلى ضغط مفيد يثبّت البنية.
• إصلاح العيوب: أظهرت الحسابات النظرية أن طاقة تكوين العيوب في البنية ارتفعت بشكل ملحوظ بعد إضافة الجسر الجزيئي، مما يعني تقليلاً لمراكز فقدان الشحنات.
نحو التصنيع الصناعي
تتميز الطريقة بكونها متوافقة مع تقنيات الطلاء المختلفة مثل الطلاء بالدوران أو البثق أو الطباعة الدوارة، ما يجعلها قابلة للتطبيق على مقاييس كبيرة. الفريق البحثي أعلن أنه يعمل حالياً على نقل هذه التقنية إلى خطوط إنتاج تجريبية على ألواح مرنة بمساحة 30 × 30 سم، بهدف الحصول على شهادة الاعتماد الصناعي IEC 61215 خلال العامين المقبلين.
هذا الإنجاز يضع حمض السكوارك كإضافة بسيطة لكنها فعّالة، توحّد بين معالجة العيوب، وإدارة الإجهاد، وضبط مستويات الطاقة، لتمهّد الطريق أمام خلايا شمسية بيروفسكايتية مستقرة وذات كفاءة تتجاوز 25% على أي نوع من الركائز، سواء الزجاجية أو البلاستيكية المرنة.
